Аэродинамика осевых вентиляторов - Брусиловский И.В.
Скачать (прямая ссылка):
t Могут оказаться полезными зависимости, позволяющие определять значения dcylda и Ot0 через известные коэффициенты решетки А и В. Если из выражений (2.34) для AuB исключить dcy'da, то после некоторых .преобразований получим, что ctg (НР — а0) — В!(I — А). Отсюда следует, что
В
а0 = ег — arectg- _ ?. (2.35)
І Міс. 2.14. Зависимость коэффициента решетки А от параметров решетки и профили (/ == 10 %; с =0-, 10, 20 %)
53
Аналогично, если из (2.34) исключить (0Р— а0), то получим, что
de у Л У (1 — A)- -f- Д2 da ~~ т(1 +А)
(2.3C)
Рассмотренные выше теоретические характеристики решеток профилен, имеющие средней линией дугу окружности, а симметричную часть —представленную на рис. 2.2 —весьма широко используются с начала 50-х годов при разработке высокоэффективных осевых вентиляторов с самыми различными аэродинамическими и геометрическими параметрами, а также стационарных дозвуковых компрессоров. Расчетный режим вентилятора может быть получен с помощью различных решеток профилен, отличающихся своей геометрией. При этом опыт показывает, что форма средней линии профилей и их симметричной части незначительно влияют на КПД
в
f-W/e; с= 0,10,2D°/о
Рис. 2.15. Зависимость коэффициента решетки В от параметров решетки и профиля (J=-. 10 %; с = 0, 10, 20 %)
Рис. 2.16. Изменение геометрических параметров решетки профилей и коэффициентов А и В по радиусу рабочих колес ОВ-62 (а) и OB-100 (б) [4]
- Ъ f 30
OOS
f Or,
0,08 50
0fi6 -ЗО
0,OU
в
—-- иг T
J
- А
0,8
0,6 0,7 0,8 0,9 г
0
го
-1.0
0г3 0,4 0,5 0,6 07 0,8 O1O Г
54
іимітнлятора. Вместе с тем не следует полностью исключить случаи, когда может оказаться, что форма, например средней линии профиля, отличающаяся от дуги окружности, окажется предпочтительней.
В работе [3] методом замены дискретными вихрями профилей и.ч параболических дужек с X1 — 0,3; 0,4; 0,5 и решением задачи на ,4MiM получены систематические суммарные характеристики решеток, її том числе и моментиые, в широком диапазоне параметров: т = • 0 ... 2,5; ?p =0 ... ±75°; / = 0 ... 0,30. Результаты работы [3] позволяют рассчитывать обтекание решеток как при произвольных углах атаки, так и при «безударном» входе. Безударным называют иход потока в решетку с таким утлом атаки, при котором у тонких профилей передняя острая кромка является точкой разветвления потока.
Коэффициент решетки Л для диффузорпых решеток рабочих колес осевых вентиляторов в отличие от ступеней осевых компрессоров ио многих случаях достигает значительной величины, так как для них характерен огромный диапазон густот т = 0,08 ... 2,2 и расчет-пых углов установки 0Г = 10 ... 80°. Вместе с широким диапазоном изменения расчетных углов входа потока P1 = 10 ... 45е это приводит к тому, что коэффициент Л во многих случаях весьма значительно влияет па отклоняющий эффект решетки и связанные с этим важнейшие аэродинамические свойства вентилятора.
В качестве примера изменения значений коэффициентов Л и В ;іля двух одноступенчатых вентиляторов (одного с высоким коэффициентом давления ¦ib = 0,77, другого — с малым 'ф — 0,056) приведены на рис. 2.16.
Метод профилирования осевых лопаточных машин (турбин, компрессоров, насосов, вентиляторов), основанный на использовании теоретических характеристик решеток полностью себя оправдал и широко ирименяется.
Однако такие важнейшие характеристики решеток, как максимальный угол поворота потока A?rnax, или, что одно и то же, максимальный коэффициент подъемной силы C1J„,ах, соответствующий им критический угол атаки, величина и зависимость потерь давления н решетках от их параметров и угла атаки, т. е. все те свойства потока в решетке, которые определяются его вязкостью, должны быть определены другим способом. Только часть потерь давления в решетке, связанная с так называемым профильным сопротивлением, может- быть с известной точностью рассчитана методами теории но-I раничного слоя (см., например, [14]).
".). ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕШЕТОК
'Окспериментальные характеристики плоских решеток, а также их обобщение имеет такое же значение для расчета лопаточных машин, как и теоретические характеристики. Имеется в виду, что они также служат для расчета геометрии решетки, определения значений угла установки и кривизны профилей, необходимых для осуществления заданного треугольника скоростей; для решения других задач,
связанных, например, с необходимостью рассчитать угол выхода потока из данной решетки при различных углах входа потока [8, 13, 39 и др.].
Для испытаний плоских решеток существуют специальные стенды, на которых проводятся измерения параметров потока перед решеткой профилей и за ней, а также распределение давления по профилю. Основной задачей такого стенда является устранение влияния границ потока на обтекание средних профилей решетки. Измерения потока за решеткой выполняются но шагу и охватывают обычно не менее трех каналов. Описание стенда и методики экспериментального исследования плоских решеток можно найти, например, в работах [24, 32, 43].
